식물은 어떻게 느끼고 행동하고 기억하는가

곽준명

저자:곽준명
식물생명과학자이자대구경북과학기술원(DGIST)뉴바이올로지학과특훈교수.
연세대학교생화학과를졸업하고포항공과대학교에서석박사과정을마쳤다.이후캘리포니아대학교샌디에이고에서박사후과정을거쳐,메릴랜드대학교칼리지파크에서조교수로연구를시작하여종신교수로임명되었다.그러나한국에서후진을양성하고연구를이어가고자하는열망으로2014년DGIST로자리를옮겼다.인류가직면한기후위기와식량문제를해결하기위한대안으로식물성장과발달연구에매진하고있다.이외에도기초과학연구원(IBS)식물노화수명연구단의그룹리더를역임했으며,현재는과학기술정보통신부및한국연구재단지정열매성장연구센터단장을맡고있다.

-생명과학연구지원국제기구휴먼프런티어사이언스프로그램(HFSP)펠로우십수상(1998)
-꽃,열매가떨어지는‘탈리현상’『셀』표지논문선정(2018)
-이달의과학기술인상수상(2019)
-꽃과열매가일정한위치에서떨어지는원리국가연구개발우수성과100선선정(2019)
-한국식물학회최우수학술상수상(2020)
-한국과학기술한림원주관카길한림생명과학상수상(2022)

추천의글
들어가며_초록색세포의세계로

1장식물의생존법:위기를돌파하는민첩함을배우다

식물이언제나살아남는비밀
세포가행동을결정한다│눈깜짝할사이에반응하는식물│동물보다신속하고정교한신호들

세균과싸우는식물들
식물이스스로를보호하는법│뇌없이도학습할수있을까│초록세포의판단력

식물과곰팡이의특수부대대결
생명현상의중심원리│세상에서가장작은특수부대│실험실의모델들│식물이보내는트로이의목마

가뭄을이기는전략
지구상에물이부족한진짜이유│숨을참아서물을지키다│식물의응급용아침도시락│기적의식물을찾아서

2장대화하는식물:함께하는삶의가치를아는존재들

척박한땅에서살아남기위한동맹
식물이세균을향해손을내밀때│콩의비밀을밝히는모험

식물의재난경보
형광을내는식물│뇌가없는식물에게도신경전달물질이있다│다음세대까지도구해내는지혜│식물의소리경보

식물의이야기를듣는법
흙속의은밀한속삭임│식물이인간을공격한다면

식물은노화를반긴다
오래사는애기장대의비밀│대범하게노화를받아들이다│진시황의불로초를찾아서│약을만드는식물공장

식물도어릴적기억을한다
어려운시절을기억해야잘산다│식물의기억은얼마나오래갈까│망각하는식물들

3장지구를지키는식물:녹색세포에서희망을찾다

식물에게도입이있다
입이많으면숨을더잘쉴수있을까│돌연변이를연구하는방법│초록잎에숨은질서

대기를정화하는녹색필터
식물이이산화탄소를섭취하는이유│식물도질식할까│이산화탄소를가두는뿌리

산소의두얼굴
산소도때로는유독해진다│독을잘쓰면약이된다│위험한독소를다루는법

토양을지키는식물
토양에서중금속을골라내는법│방사능도이겨내는강인함

식물이세상을풍요롭게하는법
완두의싹을방해한가스등│늦게피는꽃의비밀│심장약을만들다벌어진일

4장식물의감각:식물에게길을묻다

식물도더위를탈까
빛과온도를읽어계절을감지하다│영하의기온에도얼지않는이유│50도의일교차에서살아남는법

꽃은피어야할때를어떻게알까
고난끝에꽃이핀다│낙화를계획하는식물│통념을뒤엎은놀라운발견│다음세대를위해세포의운명을바꾸다

과일과곡식알갱이가떨어지지않는다면
열매가될수있는꽃은극소수다│10년걸려발견한기적의유채

숫자를세는식물
수를세어서먹잇감을인식하다│한가지신호만으로수백가지자극을구분하는법

식물의미래
냄새맡는식물을만들수있을까│초록세포속경이로움을찾아서

마치며_식물의본능속에답이있다

용어설명
참고문헌

세계적인식물세포연구권위자에게듣는
느끼고대화하고판단하는경이로운식물의지능

‘반려식물’이라는표현에는식물이단순히인테리어소품이아니라마치동물처럼서로교감을나눌수있는대상이라는의미가담겨있다.최근과학계의연구에따르면이는과장이아니다.식물의지능과행동연구는최근20년사이과학계에서주목받는뜨거운주제로,식물은실제로환경에민감하게반응하며때로는자신만의생각이있는것처럼판단하고행동한다.식물이서로대화를나누거나환경에‘반응’하고때로는눈에보이는‘행동’을보인다는소식이더는놀랍지않다.
식물세포연구의세계적인권위자인곽준명교수의신간『식물은어떻게느끼고행동하고기억하는가』는여기에서한발더나아간다.식물이주위환경을감지하고판단하며행동하는메커니즘을세포와유전자수준으로내려가자세히파고드는것이다.지금까지파리지옥을비롯한식물이보이는행동이나지능의단초를소개하는책은많았지만관찰결과만을나열하는데그칠뿐,식물이정확히어떤메커니즘을거쳐그러한행동을보이는지설명한책은없었다.이책은그간극을메우면서세포신호,식물호르몬,단백질,DNA와같은현대생명과학의언어로식물의감각과생각,행동이일어나는방식을설명해주는최초의식물분자생물학대중서다.
식물은우리와같은뇌도,신경계도없지만동물보다도정교하게발달한세포신호전달체계를이용하여척박한환경에서도살아남는다.따라서식물세포에대한연구가결국식물뿐만아니라지구상의생명체전체에대한이해를한차원드높여준다고저자는강조한다.작디작은초록색세포가결정하는식물의생존전략과메커니즘이전지구적생태계에어떤영향을미치는지,우리는장차식물에게서어떤도움을받을수있을지까지나아가는책이다.

“식물의생태뿐아니라과학자의생각법까지엿볼수있다”
어디서도볼수없었던미시세계로의다정한초대

눈으로만보면식물은뿌리내린자리에가만히못박혀꼼짝하지못하는것처럼보인다.그러나현미경을동원하여세포와단백질,유전자수준까지들여다보면사실은그어느생물보다도민첩하고정교하게활동하는생명체라는사실을알수있다.이를위해저자는연구실에서직접촬영한생생한전자현미경사진과벌레의공격을받은식물세포가반응하는영상등을곁들여식물이지닌역동성을독자가직접관찰하게해준다.또한이과정에서독자는식물의생태뿐아니라과학자가생각하는방법까지엿볼수있다.지금까지식물을좀안다했던이들이라도식물세포사진,영상자료를통해식물을완전히새로운시각으로만나게될것이다.
세포나단백질DNA를다루는미시세계는너무나작아서멀고어렵게느껴지지만,저자는복잡한메커니즘을풍부한비유를곁들여생물학적지식이없어도흥미진진하게읽을수있도록한다.곰팡이와식물이상대를무력화하기위해상대에게보내는작은RNA조각(sRNA)을네이비씰과같은‘특수부대’에비유하거나,식물이세포소기관에곰팡이를무력화하는물질을섞어보내서일부러탈취당하는과정을‘트로이의목마’에빗대는것이대표적이다.또한풍부한각주와용어설명을더해서낯선과학개념도읽으면서바로이해할수있도록구성했다.이책을읽고나면식물의신기한일면을자세히들여다볼수있을뿐만아니라,친절한식물분자생물학강의를듣고나온듯한지적만족감까지느낄수있을것이다.

뿌리내리면터를옮길수없는식물은어떻게살아남았나?
식물을통해그리는지구의내일

저자는식물연구가단순히지적호기심을충족하는행위가아니라우리의미래가달린중차대한일이라고강조한다.식물이느끼고행동하고기억하는데사용하는세포신호전달은우리인간을비롯한모든생명체에서일어나는현상인데,식물은이체계를더욱정교하게발달시킨생명체이기때문이다.저자는그예로더욱진한보라색피튜니아꽃을피우려던연구가결국유전병까지고칠수있는기적의신약인RNA치료제의발견으로이어진사례를자세히소개한다.또한중금속과방사능을추출하는해바라기와같은식물의특성을더욱발전시키면오염된토양을쉽게정화할수있고,뿌리에이산화탄소를더욱많이저장할수있는식물을찾아낸다면기후위기를극복하는길도열릴것이라고희망적으로미래를내다본다.
다시말해식물은인간이보호해야할대상인동시에인간이보고배워야할오래된스승이다.이책을읽고나면화분의잎,밥상의채소,길가의잡초가더이상조용한일상속풍경으로보이지않을것이다.그들은지금도감지하고반응하고싸우고협력하며분주하게지구를지탱하고있으니말이다.